CN102535399A - 平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置 - Google Patents
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Abstract
平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，在水库库底土工膜下面设有减压管网，特征是，减压管网由主管与滤管连接组成，滤管的管管璧上设置有吸水孔；主管与抽真空装置连接；抽真空装置由离心泵、射流真空腔和循环水箱组成，并设置在库岸上。优化方案中还设有膜下压力自动监测和真空泵开启和关闭的自动控制系统，该自动控制系统中设有膜下压力传感器，膜下压力传感器的输出接自动控制系统的电脑，电脑控制真空泵的开启和关闭。本发明可以更好地保护平原水库库底土工膜防渗体的完整，同时可以降低工程造价和工程维护费用，为平原水库建设提供一种具有良好经济效益的新技术；拓展了抽真空技术在水利和岩土工程的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用抽真空技术解决平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置。
背景技术
目前平原水库迅速发展，广泛用于矿区供水、城市供水、灌溉等，在我国西北、华北和中原地区都有已完建的平原水库，我国著名的南水北调工程中也采用了平原水库。 但是平原水库库底面积大，且库底土性多为渗透性强土质，为保证平原水库良好的蓄、存水功能，必须对平原水库库底做全面的防渗，过去常用粘土铺盖作为平原水库库底的防渗体，不仅浪费土地资源，而且大量提高了工程造价，影响平原水库的经济效益及其发展；随着土工合成材料的技术进步，土工膜防渗加土体压重作为平原水库库底防渗体得到广泛应用，也促进了平原水库的发展。但是在平原水库汛期等地下水位上升时段或库水位迅速下降时，库底大面积的防渗土工膜将承受较大的气、水压力顶托，引起土工膜的鼓胀、撕裂、渗漏，为防止防渗土工膜可能导致的破坏，目前常采用膜上压重和膜下设置排水管并连接排水烟囱穿过防渗土工膜延伸到库水位以上，以被动的方式释放防渗土工膜下的高压力，这样的减压装置不仅不能完全消除平原水库防渗土工膜承受的压力，而且排水烟囱穿过防渗土工膜时，密封连接部位处理不当将可能使库底防渗体的整体性受到破坏，影响水库的正常运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，该装置所要解决的技术问题，是针对当前平原水库库底土工膜防渗体下部反压的减压技术的局限性，充分利用抽真空技术的主动减压特点，采用目前软土地基负压加固技术中抽真空的成套技术装置，对现有平原水库库底土工膜防渗体下部反压的减压管网进行适当的滤管管网改造，形成一套完整的膜下主动减压装置，保护平原水库库底土工膜防渗体的完整、以保证其防渗功能的良好发挥。包括膜下原有排水管网的滤管改造方法和布置方式，库底土工膜膜下压力自动监测和真空泵开启和关闭的自动控制系统，防渗土工膜的库岸密封技术，射流真空泵的设计布置方法。
完成上述发明任务的技术方案是，一种平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，在水库库底土工膜下面设有减压管网，其特征在于，该减压管网由主管与滤管连接组成，所述滤管的管管璧上设置有吸水孔；所述的主管与抽真空装置连接；该抽真空装置由离心泵、射流真空腔和循环水箱组成并设置在库岸上。
本发明将现有技术膜下设置排水管的被动的方式释放方式，改为主动减压装置。
本发明的进一步改进，有以下优化方案：
本膜下反压的减压装置中还设有膜下压力自动监测和真空泵开启和关闭的自动控制系统，该自动控制系统中设有膜下压力传感器，所述膜下压力传感器的输出接自动控制系统的电脑，该电脑控制所述真空泵的开启和关闭。
换言之，本发明的平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，其特征包含以下几个部分：
1、改造膜下排水管网为主管、滤管管网，主管、滤管的作用是传递真空压力和将膜下气、水，通过这两种管道输送到膜外抽真空装置的水箱内。滤管管璧设置吸水孔，滤管上分布均匀的Φ5mm~Φ6mm孔洞（本申请推荐Φ5mm）以利吸气和吸水，滤管外包裹反滤土工布，主管和滤管一起构成真空吸气、水管。主管和滤管的加长连接接头均采用螺纹钢丝橡胶软管制成的两通接头连接，长度在300mm左右，两通接头采用的螺纹钢丝橡胶软管应能适应地面的不均匀变形情况，连接处必须密封，同时用10号或12号铁丝扎牢；主管和滤管相互连接应采用三通和四通连接，三通和四通均用76mm钢管或U-PVC管制成，三通和四通与各管的连接应由两通接头连接。主管和滤管布置型式采用条状、梳子状或其它合适的形状，其结构示意图如图1所示；
2、膜下压力自动监测和真空泵开启和关闭的自动控制系统。膜下压力采用高精度压力传感器及其自动监测设施自动监测，真空泵开启和关闭的自动控制系统根据膜下压力监测结果对真空泵进行开启和关闭的自动控制。所述的自动控制系统中可以设有存储器和信息传送机构，系统自动保存膜下压力监测结果和真空泵开启状态信息并可采用GSM手机短信方式发送到水库管理部门；
3、所述的抽真空装置设置在库岸密封系统中，该库岸密封系统和抽气系统。库岸密封系统由双层针刺无纺土工布和防渗土工膜以及密封体组成；抽气系统采用抽真空装置，抽真空装置一般由离心泵，射流真空腔和循环水箱组成，抽真空装置设置数量按8000～10000m2/1套抽真空装置的原则进行设置。抽真空装置按设计位置布置安装在排水沟内，整个抽真空装置的安装高程在允许的情况下应尽量降低，尤其是循环水箱，有利于抽出的气和水的排出。库岸密封系统和抽气系统安装结构示意如图2所示。
本发明所述主管为Φ76mmPVC管，滤管为管璧上分布均匀的Φ5mm孔洞的Φ76mmPVC管，外裹反滤土工布，或为Φ76mm的透水波纹软管，能够承受的压力不应小于400kPa；所述膜下压力自动监测和真空泵开启和关闭的自动控制系统中压力监测设施为钢弦式压力计及其自动监控系统，真空泵开启和关闭设施为根据膜下压力监测结果进行控制的自动控制设施；所述真空泵为射流真空泵，其泵后空载真空度不小于96kPa。
本发明利用抽真空技术的主动减压特点，采用成熟的抽真空的成套技术装置，设计了包括膜下压力自动监测和报警技术，根据膜下压力的真空泵开启和关闭的自动控制技术、真空压力传递装置、库岸密封系统和抽气系统，形成一套平原水库库底土工膜防渗技术的膜下反压主动减压装置，本发明装置及技术可以较好地保护平原水库库底土工膜防渗体的完整，使其防渗功能得到良好的发挥。
本发明针对目前平原水库库底土工膜防渗体存在的上述不足，发明一种利用库底膜下排水管装置改装成排水滤管，并通过主管连接在库岸的抽真空装置上，配以适当的膜下压力自动监测设施，根据监测到的膜下反压情况，自动开启抽真空装置，以抽真空技术主动对膜下压力进行减压，排出形成压力的气和水，该装置既能消除膜下反压，又使库底土工膜防渗体的完整性得到充分保护。
本发明具有以下效果：结合土工膜库底防渗工程特点，采用现有成熟的抽真空技术，并对其进行改造，利用其主动减压特点，主动减小平原水库库底土工膜防渗体膜下反压压力，可以更好地保护平原水库库底土工膜防渗体的完整，同时可以降低工程造价和工程维护费用，为平原水库建设提供一种具有良好经济效益的新技术；拓展了抽真空技术在水利和岩土工程的应用领域。
附图说明
图1-1、图1-2分别是膜下主管和滤管布置型式结构示意图：图1-1的吸水管为条状分布、图1-2的吸水管为为梳子状分布；
图2、是本发明的库岸密封系统和抽气系统结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实例。
实施例1：
如图1、图2所示，平原水库库底土工膜防渗技术的膜下反压主动减压装置，它包含以下步骤：
1、铺设膜下主管、滤管管网。主管1、滤管2均为Φ76mmPVC管，滤管上分布均匀的Φ5mm孔洞以利吸气、吸水，滤管外包裹针刺无纺土工布，主管和滤管一起构成真空预压法中吸水管，主管和滤管的加长连接接头均采用螺纹钢丝橡胶软管制成的两通接头连接，长度在300mm左右，两通接头采用的螺纹钢丝橡胶软管应能适应地面的不均匀变形情况，连接处必须密封，同时用10号或12号铁丝扎牢；主管和滤管相互连接应采用三通和四通连接，三通和四通均用76mm钢管制成，三通和四通与各管的连接应由两通接头连接。主管和滤管布置型式采用条状、梳子状或其它合适的形状，其结构示意图如图1所示；图中，出膜口3。
图2中，上游坝坡4，土工膜5，两布一膜6，坝顶7，库岸密封体8，排水沟9，抽真空装置10，下游坝坡11。
2、安装膜下压力自动监测和真空泵开启和关闭的自动控制系统，以库底中心点为基点，设置相互垂直的两条或多条压力监测基线，每条监测基线按500～1000m/1个压力监测点布置膜下压力监测设施。采用高精度压力计及其自动监测系统进行膜下压力自动监测，根据膜下压力自动监测结果自动对真空泵进行开启和关闭进行智能控制；
3、铺设库底防渗土工膜，摊铺土工膜上压重铺盖土层；
4、安装库岸密封系统，库岸密封系统由双层针刺无纺土工布和防渗土工膜以及库岸密封体组成，主管穿过密封体沿坝顶挖沟引入坝坡下游侧排水沟处，如图2所示；
5、安装抽气系统，抽气系统采用抽真空装置，抽真空装置由离心泵，射流真空腔和循环水箱组成。抽真空装置按设计位置布置安装在排水沟内，整个抽真空装置的安装高程在允许的情况下应尽量降低，尤其是循环水箱，有利于抽出水的排出。库岸密封系统和抽气系统安装结构示意图如图2所示。
实施例2：
与实施例1基本相同，不同之处在于膜下滤管改为Φ76mm的透水波纹软管，主管和滤管连接的四通、三通为U-PVC四通、三通。
Claims (9)
1. 一种平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，在水库库底土工膜下面设有减压管网，其特征在于，该减压管网由主管与滤管连接组成，所述滤管的管管璧上设置有吸水孔；所述的主管与抽真空装置连接；该抽真空装置由离心泵、射流真空腔和循环水箱组成，并设置在库岸上。
2. 根据权利要求1所述的平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，其特征在于，在所述膜下反压的减压装置中还设有膜下压力自动监测和真空泵开启和关闭的自动控制系统，该自动控制系统中设有膜下压力传感器，所述膜下压力传感器的输出接自动控制系统的电脑，该电脑控制所述真空泵的开启和关闭。
3. 根据权利要求1所述的平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，其特征在于，所述滤管管璧上吸水孔的设置，采用以下方式：滤管上分布均匀的Φ5mm~Φ6mm孔洞，滤管外包裹反滤土工布。
4. 根据权利要求1所述的平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，其特征在于，所述主管和滤管的布置型式，采用条状、梳子状或其它合适的形状。
5. 根据权利要求1所述的平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，其特征在于，主管和滤管的加长连接接头均采用螺纹钢丝橡胶软管制成的两通接头连接，长度在300mm左右，两通接头采用的螺纹钢丝橡胶软管应能适应地面的不均匀变形情况，连接处必须密封，同时用10号或12号铁丝扎牢；主管和滤管相互连接应采用三通和四通连接，三通和四通均用76mm钢管或U-PVC管制成，三通和四通与各管的连接应由两通接头连接。
6. 根据权利要求1所述的平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，其特征在于，所述的自动控制系统中设有存储器和信息传送机构，系统自动保存膜下压力监测结果和真空泵开启状态信息并可采用GSM手机短信方式发送到水库管理部门。
7. 根据权利要求1所述的平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，其特征在于，所述的抽真空装置设置在库岸密封系统中，该库岸密封系统由双层针刺无纺土工布和防渗土工膜以及密封体组成。
8. 根据权利要求1所述的平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，其特征在于，所述的抽真空装置按设计位置布置安装在排水沟内。
9. 根据权利要求1~8之一所述的平原水库库底防渗土工膜的膜下反压的减压装置，其特征在于，抽真空装置设置数量按8000～10000m2/1套抽真空装置的原则进行设置。
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